Lem Andrew. Магнитный "Космический лифт"/the magnetic "Space Elevator"

СЛОВО О НЕБЕСНЫХ КОРАБЛЯХ. Глава 3. Двигатели взаимодействующие с внешним магнитным полем.

3.13. Магнитный "Космический лифт" /The magnetic "Space Elevator.".

Вступление.

Космические лифты - это невероятно высокие строения, предназначенные для доставки грузов на орбиту Земли. Однако сейчас они находятся в мире научной фантастики, причем со значительным перевесом в сторону фантастичности. Считается, что единственное, что может спасти идею лифтов в космос это развитие технологии углеродных нано-трубок, которые "теоретически" обладают достаточной прочностью для того, чтобы растянуться более чем на 35,4 тыс. км над Землей [1]. Так нить толщиной в швейную нитку, сплетенная из углеродных нанотрубок, способна выдержать вес автомобиля. В теории, нагрузка на перспективный материал может составлять 30 т/мм², чего должно быть достаточно для постройки "дороги в космос" [1]. Но вот вопрос, зачем изобретать велосипед? Ведь природа уже дала нам "нанотрубки", которые простираються далеко в космос это так называемые "силове линии" магнитного поля Земли.

0x01 graphic

Эти "силовые линии" по сути, являются как бы фонтанчиками, фонтанирующими в небо из одного полушария в другое. Из Северного магнитного полюса в Южный магнитный полюс. Причем высота этих фонтанов весьма значительна [2]. Эти магнитные линии получили название вертикальная составляющая магнитного поля Земли.

"Вертикальная составляющая"

Если с горизонтальной составляющей все знакомы, ту на которую реагирует компас знают практически все то о существовании вертикальной знают далеко не все. Для нас существенно запомнить, что "вертикальная составляющая" магнитного поля Земли в разы больше "горизонтальной составляющей" Вот что можно почерпнуть об этой вертикальной составляющей в книге "Магнитное поле Земли". С.М.Курашев [2]

Как видно из рисунка в нашем Северном полушарии "вертикальная магнитная составляющая магнитного поля Земли" направлена строго с верху в низ. Эта направленность " с верху в низ", обусловлена тем, что мы живем в Северном полушарии, а в Северном полушарии как раз и находится Южный магнитный полюс [2]. И все условные силовые линии магнитного поля Земли, выходящие из Северного магнитного полюса, уже в нашем полушарии входят в Землю и как раз "с верху в низ", под разными углами. При этом "эпицентр" этого вхождения где кучность этих нисходящих магнитных силовых линий и есть "Южный магнитный полюс". А по мере удаление от него к экватору кучность этих нисходящих магнитных силовых линий постепенно уменьшается и на экваторе эта "вертикальная составляющая" магнитного поля Земли практически не обнаруживается. И далее в книге "Магнитное поле Земли". С.М.Курашев [2] дает следующую информацию.

Наличие вертикальной составляющей и делает возможным получение толкающей силы не только над магнитными полюсами Земли, а и над практически всеми полушариями исключая экватор и приближенные к нему зону, где вертикальная составляющая магнитного поля Земли практически уже не обнаружима. И вот эти то "вертикальные составляющие" магнитного поля Земли и можно использовать в качестве направляющих для космического лифта "Магнето".

Теория.

Принцип работы подъемных монорельсовых устройств весьма прост. В основе это направляющая или канат. За этот канат цепляются вращающие валики и за счет сцепления вращающихся валиков с канатом или направляющей возникает подъемная сила.

0x01 graphic

Все просто но "силовые линии" магнитного поля Земли слишком "тонкие" да и назвать их неподвижными направляющими сложно так как это именно потоки устремленные от Земли или втекающие в Землю в зависимости от того на каком полюсе находиться наблюдатель. Отсюда следует, что "силовые линии" магнитного поля, нужно как бы собрать в пучок. Сконцентрировать в одном локальном месте. И к этому пучку подсоединить некий валик способный взаимодействовать с данным пучком "силовых линий". В общем теория думаю понятна. Теперь перейдем к технической части. Технически как собрать в пучок силовые линии, так и создать валик способный с ними взаимодействовать реально.

Устройство.

Для того, что бы собрать в пучок силовые магнитные линии тем самым утолщая наш "канат" понадобиться "линза" из ферромагнетика, например из железа. Ферромагнетик, как известно "втягивает" в себя внешнее магнитное поле [3]

0x01 graphic

Как это объяснить? Так можно сравнить силовые линии магнитного поля с электрическим током или некими струями в пространстве. И эти магнитные силовые линии или струи текут по минимальному пути сопротивления, как ток. Образно говоря, у вакуума проницаемость 1, у железа 4000, поэтому если линия вошла в железо, то ей уже невыгодно выходить из него в воздух, чтобы войти в противоположную стенку - она выйдет из другой крайней точки, пройдя по стенкам благодаря разнице в 4000 раз между железом и воздухом [4]. Отсюда, нужно просто изготовить "Линзу" из ферромагнетика по форме напоминающую лейку для заливки жидкости в банки или бутылки

0x01 graphic

Естественно, что эта линза должна быть без отверстия в узкой части и обладать как можно большей в диаметре "юбкой" из ферромагнетика, функция этой юбки - "сбор" силовых линий и направление их в узкую "горловину". А вот "горловину" линзы необходимо снабдить аналогом "валика" этим валиком может быть не совсем обычная катушка Томсона.

Катушка Томсона с переменным сечением проводника.

Для того, что бы получить "электрогравитацию" нужно сделать так, что бы один полюс у катушки Томсона был слабее другого. Не обязательно один из полюсов выносить за пределы магнитной струи магнитного поля Земли. Как только один из полюсов станет слабее сразу же более сильный полюс станет активнее взаимодействовать с этой вертикальной составляющей. А добиться этого можно просто использовав при изготовлении катушки Томсона провод с переменным сечением или же диаметром. Разница в сопротивлении. Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше. Таким образом где проводник тоньше там и магнитный полюс будет слабее, а там где сечение больше там меньше сопротивление, а значит и параметры тока выше, а раз так то и полюсь создаваемый проводником с большим сечением будет более мощным. А раз полюса по "силе" или по "плотности" разные то они взаимодействуют с "вертикальной" составляющей по разному, а раз так то возникнет нужная нам сил или результат возникают силы действующие на конструкцию.

"Валиком", или "пробкой" будет постоянное магнитное поле, создаваемое катушкой Томсона с переменным сечением провода. Объединив "линзу" собирающую в пучок "текущие" в вверх силовые линии внешнего магнитного поля Земли, и катушку Томсона особой конструкции, мы и получим космический лифт "Магнето".

Космический лифт "Магнето".

На рисунке показано как внешнее магнитное поле Земли втекает в "Линзу" из ферромагнетика, силовые линии концентрируются, и при взаимодействии протекающих силовых линии в узкой части "линзы" или горловины с магнитным полем подковообразной катушки Томсона, возникают подъёмные силы F1 и F2 Возможно для увеличения подъёмной силы нужно заставить постоянное магнитное поле вращаться как валик. Что естественно усложнит конструкцию.

В обычной катушке Томсона полюса идентичны по плотности и силе но разняться только в знаке. Естественно добиться дисбаланса между полюсами можно и по другому. То есть это не единственно возможная конструкция.

U - образный электромагнитс переменным сечением проводника.

Так катушку с переменным сечением провода можно заменить на U - образный электромагнит или электромагнит в форме подковы.

Конечно вынести один полюс магнита за пределы вертикального магнитного потока интересная идея. Но она не единственная.

Катушка Томсона с переменным шагом намотки или переменным диаметром.

Если подковообразная катушка Томсона или же катушка с переменным сечением проводом вдруг не создаст подъёмный иначе электрогравитационный эффект как и вращающееся магнитное поле . Можно попробовать намотать на трубку через которую проходят вертикальные линии магнитного поля Земли провод с переменным шагом намотки. Или же одеть катушку Томсона в виде конуса-пирамиды.

Вертикальные составляющие магнитного поля Земли с высотой теряют свою густоту расходятся или плотность магнитного поля падает. И трубка с переменным шагом намотки или переменным диаметром будет выталкиваться в это менее насыщенное магнитными силовыми линиями пространство. Да тут нужно понимать, что даже без "ферромагнитной" юбки-линзы подобные катушки как с переменным шагом намотки так и с переменным диаметром намотки или переменным сечением провода способны взаимодействовать напрямую с вертикальными составляющими магнитного поля Земли. Да это легко проверить достаточно подключить к источники постоянного тока и просто взвесить на точных весах. Легко можно будет обнаружить что в зависимости от полярности или же просто при переворачивании катушки будут или терять в весе или прибавлять. Такая себе электрогравитация. К сожалению обычная катушка Томсона таким свойством обладать не будет так как магнитная струя направленная вверх одинаково взаимодействует и с положительными магнитным полюсом и с отрицательным. Тогда как разные диаметр намотки или шаг намотки приведут к тому, что один из полюсов будет плотнее или "гуще" и он то будет взаимодействовать с вертикальной составляющей активнее сильнее чем менее плотный.

Дополнение.
Естественно, что доставлять грузы в космос при помощи данного устройства можно вблизи или над одним из полюсов Земли, лучше Северным магнитным полюсом. Там где силовые линии магнитного поля Земли, фонтанируют или текут вверх, а не в Землю как в районе Южного магнитного полюса, куда "втекают" эти условные силовые линии магнитного поля. Хотя это не принципиально. В целом электролевитацию при помощи данного устройства можно сравнить с тем, как например пенопласт, попав в струю фонтана, поднимается вверх вместе с восходящими потоками воды.
Причем предполагаю, что подобных "линз" с "турбинами" может быть несколько. Это должен быть "пакет" или "кластер" таких линз расположенных в одной горизонтальной плоскости. Ведь для взаимодействия с внешним магнитным полем Земли необходимы относительно маломощные катушки Томсона, Так как может оказаться, что для получения тяги вполне достаточно, что бы характеристики силовых линии магнитных полей взаимодействующих в горловине "линзы", были близкими. Также использование пакета из нескольких линз-катушек в целом сделает транспортную систему более надежной.

О возражениях

Основное возражение заключается в том, что "ферромагнетик" сам по себе будет притягиваться к магнитному полюсу и эта притягивающая сила будет куда больше чем подъемная. Возможно и так. Но все же не следует ставить крест на этом "подъемнике". Так как ни один даже большой лист железа на магнитном полюсе не прилипает к нему к поверхности Земли. Да и ферромагнитный экран не обязателен. Достаточно просто накрутить катушки по предложенной схема. И еще вполне возможно, что для получения и усиления подъемного эффекта магнитное поле должно вращаться как и ролик в примере с канатом но это уже совсем другая инженерная задача.

Так возможно, что при помощи этого двигателя можно также перемещаться и в магнитном поле Солнца в условиях невесомости. Так, что если вдруг окажется, что тяга создаваемая данным аппаратом недостаточная для доставки грузов в космос. То в условиях невесомости этот двигатель может оказаться хорошим подспорьем для исследователей Солнечной Системы. Тем более что перемешаться в невесомости придётся вдали от магнитных полюсов Солнца.

О сферах применения.

К тому существует и другая более практичная сфера применения это "ЭНЕРГЕТИКА". Это связано с тем, что получение подъёмной силы возможно не только над непосредственно над Северным магнитным полем. Так существует вертикальная составляющая магнитного поля [5] пригодная для получения отталкивающей силы не только над самим Северным или же Южным магнитным полем, а фактически по всем полушариям исключая экватор. Это существенно расширяет сферу применения данного "лифта". Раз есть толкающая сила то из магнитного поля Земли можно напрямую получать механическую энергию и далее преобразовывать механическую энергию например в электричество. Тем более, что нам то нужно получить силу в низ к магнитному полюсу именно туда куда и будет притягиваться и магниты и "магнитная линза" из ферромагнетика согласно возражениям критиков. При этом магнит лишь будет усиливать притягивающую силу действующую на ферромагнетик. Этот двигатель получил название "Псевдовечный ферромагнитный двигатель" [5]

Литература.

1. Углеродные нанотрубки могут стать материалом для космических лифтов

http://www.3dnews.ru/news/uglerodnie-nanotrubki-mogut-stat-materialom-dlya-kosmicheskih-liftov

2. Магнитосфера Материал из Википедии -- свободной энциклопедии

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B0

3. Физическая энциклопедия. МАГНИТНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ

http://www.femto.com.ua/articles/part_1/2064.html
4. О магнитолете Филимоненко. http://samlib.ru/editors/l/lemeshko_a_w/all.shtml

5. Псевдовечный ферромагнитный двигатель. http://samlib.ru/editors/l/lemeshko_a_w/aa2015.shtml

Комментарии: 6, последний от 10/12/2022. © Copyright Lem Andrew (biomarket@ukr.net) Размещен: 09/05/2013, изменен: 10/12/2022. 17k. Статистика. Статья: Изобретательство Летательные машины Иллюстрации/приложения: 27 шт. Скачать FB2		Ваша оценка:
Аннотация: К вопросу об электрогравитации

Lem Andrew : другие произведения.

Магнитный "Космический лифт"/the magnetic "Space Elevator"